Enxofre: Ciclo Geológico

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FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE RONDÔNIA
CURSO DE AGRONOMIA
JEAN APARECIDO BRITO
JULIANA CAIRES FIGUEREDO
KELYANE RIBEIRO DE SOUSA
LEIDIANE CLERES REIS
VANESSA APARECIDA ALVES MULLER
CICLO DO ENXOFRE
ROLIM DE MOURA-RO
2016
JEAN APARECIDO BRITO
JULIANA CAIRES FIGUEREDO
KELYANE RIBEIRO DE SOUSA
LEIDIANE CLERES REIS
VANESSA APARECIDA ALVES MULLER
CICLO DO ENXOFRE
Trabalho elaborado como requisito parcial referente à disciplina de “Microbiologia Agrícola” para obtenção do grau em bacharelado em Agronomia apresentado à Fundação Universidade Federal de Rondônia - UNIR.
Profa. Dra. Marcela Campanharo
ROLIM DE MOURA/RO
2016
INTRODUÇÃO
O enxofre é um elemento químico essencial para todos os seres vivos do planeta, necessário por fazer a síntese de aminoácidos que constituem as vitaminas, hormônios e as enzimas (Moreira e Siqueira, 2006). Ele é o décimo elemento em abundância na crosta terrestre, representando cerca de 0,05% do total (Garcia Junior, 1992), passa por transformações providas de microrganismos, eles oxidam ou diminuem compostos sulfurados (Pelcsar Junior et al., 1997), o sulfeto de hidrogênio, por exemplo, precisa ser oxidado para que possa ser utilizado tanto pelos próprios microrganismos como os vegetais (Black, 1999), sendo de extrema importância o estudo deste ciclo biogeoquímico, essencial para os seres vivos.
O S na forma inorgânica predomina nos solos SO42-, porém compostos de oxidação mais baixos são encontrados como sulfetos (ex.: FeS), sulfito, tiossulfito e S elementar. Em solos alagados encontra-se em formas mais reduzidas, como H2S, FeS e FeS2. Grande quantidade de S é liberada da combustão dos fósseis e em concentrações elevadas encontradas próximos de áreas industriais (Moreira e Siqueira, 2006).
O S é perdido no solo principalmente pela lixiviação, dependendo do grau de precipitação, capacidade de retenção, drenagem, presença e tipo de vegetação e imobilização da microbiomassa (Siqueira e Moreira, 2006).
A principal fonte de S no solo é a pirita (FeS2), que ocorre em rochas ígneas. Durante o processo de intemperismo para a formação do solo, o S da pirita sofre oxidação para formar o SO42-, onde é assimilado pelas plantas e pelos microrganismos que o convertem em forma orgânica. A biomassa microbiana contém o S no solo, sendo ainda, responsável por suas transformações. A atividade microbiana no solo regula os fluxos de diferentes frações de S no solo, como: sulfato inorgânico, S-orgânico lábil e S-resistente (Moreira e Siqueira, 2006). Portanto é de suma importância o estudo desse ciclo biogeoquímico do S imprescindível para os seres vivos.
OBJETIVO
Explicar todo o processo biogeoquímico do enxofre, de que forma ocorre sua interação com as plantas e o solo, onde é encontrado e os principais problemas ambientais que estão envolvidos. 
O Ciclo Biogeoquímico do Enxofre
Segundo (Pelcsar Junior, et al., 1997) pode-se resumir o ciclo biogeoquímico do enxofre em etapas, são elas (Figura 1):
Os animais e plantas não conseguem utilizar o enxofre na sua forma pura, deste modo algumas bactérias podem oxidá-la a sulfato (SO42-), sendo prontamente utilizada por todas as formas de vida. A bactéria autotrófica Thiobacillus thiooxidans é um exemplo de tal organismo e realiza a seguinte reação:
Figura 1: Reação de oxidação realizada pela bactéria Thiobacillus thiooxidans. Fonte: Pelcsar Junior et al., 1997.
Este é um processo quimioautotrófico aeróbio que produz ácido, reduzindo o pH alcalino do solo. Na produção da batata este processo contribui no controle de fungão e o apodrecimento causada pela bactéria Streptomyces, esta que é inibida pelo baixo pH (Figura 2).
A partir do enxofre dos sulfatos os vegetais fazem a síntese dos aminoácidos, são eles: cistina, cisteína e metionina, onde são componentes essenciais de algumas proteínas;
O sulfato pode ser reduzido a sulfeto de hidrogênio por vários microrganismos no solo; 
As bactérias fototróficas podem oxidar o sulfeto de hidrogênio que é reproduzido por redução de sulfato e decomposição de aminoácido. Neste processo de oxidação resulta na formação do enxofre elementar, dessa forma:
Figura 2: Oxidação na formação do enxofre elementar. Fonte: Pelcsar Junior et al., 1997.
Figura 1: Ciclo Biogeoquímico do Enxofre. Fonte: Braga et. al., 2005.
Fontes de Enxofre 
O enxofre é o nono elemento químico mais abundante no planeta e está presente no solo e na atmosfera. No solo, 95% provém da matéria orgânica em decomposição e de outras fontes naturais, como a chuva, a mineralização das rochas, ou artificiais como os adubos químicos ou orgânicos, uso de fungicidas a base de S (VITTI et al., 2006).
O S na natureza ocorre em depósitos vulcânicos ou sedimentares, nos carvões, petróleo e gás natural, sob a forma de compostos orgânicos (Garcia Júnior, 1992).
Os dejetos animais possuem teores de S que variam de 0,2 até 3g/kg-1 (VITTI et al., 2006). O dejeto suíno possui aproximadamente 0,58 kg/m-3 (Konzen, 2003).
O S presente na atmosfera representa a maior parte da fonte desse nutriente. Ele chega até as plantas após ser dissolvido na água das chuvas e podem contribuir com até 22 kg/há-1/ano, aumentando esta taxa em áreas industriais (VITTI et al., 2006). 
A maioria das fontes artificiais de S é composta por sulfatos, bissulfetos, tiossulfato e polissulfatos (Tabela 1), sendo pouco ou muito solúveis em água e rapidamente disponibilizados as plantas. O S elementar é insolúvel em água o que resulta em respostas mais lentas da cultura, o que pode ser resolvido com uma incorporação do adubo com antecedência ao plantio. 
O Brasil consome cerca de 1,6 milhões de toneladas anuais de Enxofre elementar, importando 90% desse total devido à pequena produção nacional.
Tabela 1: Teor de enxofre em diferentes adubos químicos.
	Fonte
	Teor de S (%)
	Sulfato de amônio
	22-24
	Superfosfato simples
	12
	Sulfato de K
	18
	Sulfato de K e Mg
	22-24
	Tiossulfato de amônio 
	26
	Gesso
	12-18
	Enxofre elementar
	100
Fonte: Adaptado de Vitti et al., 2006.
O Enxofre no Solo 
O enxofre no solo encontra-se na litosfera, 24 x 1021 g, na biosfera, 3,6 x 1012, e sua maior parte na atmosfera, onde está na forma de SO2, podendo ser absorvido pelas plantas diretamente pelo ar ou levados ao solo pela chuva. No solo há 2,6 x 1017 g de S, deste, 1,0 x 1016 g encontra-se na MOS, ocorrendo nas formas orgânicas e inorgânicas (Moreira e Siqueira, 2006).
 A predominância da forma do S no solo varia de acordo com as condições do ambiente. Na forma inorgânica o S predominante no solo é o SO42-, já em solos alagados encontra-se em formas reduzidas, como H2S, FeS e FeS2. No solo a perda do S se dá principalmente pela lixiviação, e outras como a erosão, retirada pelas culturas, produção de H2S e compostos de S voláteis orgânicos. A pirita (FeS2) é a principal fonte de S no solo, ocorre em rochas ígneas. Durante o intemperismo a pirita sofre oxidação para formar SO42- (Moreira e Siqueira, 2006). 
Mineralização e Imobilização
Na forma orgânica 90% do S presente está na camada arável do solo, em estreita relação com as quantidades de C, N e P. no solo aerado o ciclo do enxofre consiste basicamente na decomposição, mineralização do S orgânico e na rápida imobilização de SO42-inorgânico. A decomposição é feita pelos heterotróficos, envolvendo desde a oxidação à dessulfurização. Com o S orgânico já em forma de ésteres, a mineralização é feita pela arilsulfatase. O S orgânico é mineralizado na forma de SO42-, onde é absorvido pelas plantas, e ainda é assimilado pelos microrganismos que o incorpora aos tecidos microbianos, ocorrendo então a imobilização (Moreira e Siqueira, 2006).
 O Enxofre na Planta 
Hoje vêm crescendo muito a utilização do enxofre nas adubações, pois os solos frequentemente apresentam deficiências do mesmo,devido o aumento de produção de culturas e também pelo aumento do uso de fertilizantes com baixa concentração de enxofre.
Para conseguir constatar a deficiência de enxofre é necessário a análise do solo em superfície e profundidade e também análise foliar. Para fazer uma interpretação correta e precisa deve-se atentar às amostras de solos, onde deve ser constituído pelo mínimo de 20 sub-amostras, compreendendo camadas de 0 a 20 cm e o sub-solo de 20 a 40 cm de profundidade, sendo que os solos profundos podem apresentar toxidez por alumínio, mesmo fazendo uma calagem correta.
Realizar a aplicação do gesso agrícola pode diminuir a toxidez e fornecer cálcio, magnésio e enxofre, podendo aumentar o sistema radicular das plantas, lembrando que o gesso deve ser usado quando na análise de solo apresentar no subsolo alumínio acima de 10% ou cálcio abaixo de 0,5 cmolcdm-3 e devido a perca por lixiviação, recomenda-se a quantidade de acordo com a textura do solo, que varia de 700 a 3200 kg/ha-1. 
O enxofre inorgânico fica disponível para absorção na forma ânion sulfato (SO4-2). E devido a sua carga eletronegativa ele permanece em subsolo ou em matéria orgânica, exceto se o solo estiver ácido, onde podem ocorrer algumas alterações. O S permanece nessa fórmula e o seu meio de movimentação é através da água e pode facilmente ser lixiviado. Alguns solos com CTC (Capacidade de Troca de Cátions) apropriado conseguem segurar e acumular (SO4-2) no subsolo, disponibilizando apenas para plantas que possuem sistema radicular mais profundo, já em regiões de solo mais áridos o enxofre na forma inorgânica é predominante. Ele também pode ser absorvido da planta através das folhas, como gás de dióxido de enxofre (SO2).
O enxofre faz parte de cada célula da planta, suas funções são:
Ajudar a produzir enzimas e vitaminas;
Promover a nodulação para a fixação de nitrogênio pelas leguminosas;
Necessário na formação da clorofila, apesar de não ser um constituinte dela;
Está presente em vários compostos orgânicos que dão os odores característicos do alho, à mostarda e à cebola;
É essencial para a formação de proteínas;
Auxilia na maturação das sementes e dos frutos;
Necessário para a formação de nitrogenase;
Aumenta o teor protéico total de forrageiras;
Melhora a qualidade dos cereais para o beneficiamento e o processamento como alimento;
Aumenta o teor de óleo das sementes de oleaginosas como a soja;
Aumenta a resistência à deficiência hídrica e controla certas doenças transmitidas através do solo.
Quando se faz a rotação de cultura com milho, soja e trigo em grandes lavouras, as exigências aumentam, onde a soja pode cobrar até 8,2 kg de macronutrientes por tonelada, enquanto o milho 2,6 kg e trigo 4,3 kg, (Tabela 2):
Tabela 2: Quantidade de macronutrientes exigidos pelas culturas.
Fonte: MALAVOLTA (1980).
Cada cultura responde de forma diferente a aplicação de S, porém todas elas aumentam a produtividade quando recebe S como adubo. Vitti et al., destaca ainda que a cultura brasileira que mais necessita de S é o algodão (2006).
Tabela 3: Incremento da produção após a aplicação de Enxofre.
	Cultura
	Aumento de produção (%)
	Algodão
	37
	Arroz
	16
	Café
	41
	Citros
	18
	Feijão
	28
	Milho
	21
	Soja
	24
	Sorgo
	10
	Trigo
	26
Fonte: Adaptado de Vitti et al., 2006.
Sintomas de deficiência de S
O enxofre auxilia na formação de clorofila que dá o pigmento verde para as folhas das plantas; se a planta apresentar deficiência de enxofre ela automaticamente, não conseguirá produzir clorofila, e consequentemente perderá a cor esverdeada, e irá adquirir uma cor amarela ou branca. Sendo assim, as folhas mais jovens irão apresentar a deficiência, (Figura 4).
Figura 4: Folhas com deficiência de S. Fonte: <http://www.laborsolo.com.br/site/dris/macronutrientes-conhecendo-o-enxofre/>.
Principais sintomas deficiência de S
Os principais sintomas relacionados com a deficiência de S são:
Clorose geral na planta.
Redução crescimento da planta.
Redução do florescimento.
Folhas opacas.
A ausência de enxofre causa deficiência e acarretam danos à planta e a produção, já a aplicação em excesso pode causar fito toxidez e pode levar à planta a morte.
Problemas Ambientais causados pelo Enxofre 
Chuva Ácida
A acidez da chuva pode ser causada por fontes naturais ou por poluidores de dióxido de enxofre e óxido de nitrogênio. As principais fontes naturais do dióxido de enxofre atmosférico são os vulcões e microrganismos de ambientes aquáticos (Novais, 1993).
A queima de combustíveis fósseis é uma fonte de ácido sulfúrico que contém enxofre das proteínas de organismos mortos. Durante a combustão, o enxofre é oxidado a dióxido de enxofre, que reage com a água para formar o ácido sulfúrico que é a fonte de precipitação da chuva ácida (Tortora, Funke e Case 2003).
CURIOSIDADES
Acidithiobacillus ferroxidans
A A. ferrooxidans é conhecida como uma bactéria ferro-oxidante (Kelly e Wood, 2000) participa ativamente da lixiviação da pirita (nome comum do dissulfeto de ferro representado pela fórmula molecular FeS2) e também contribui na formação de DAM (Drenagem Ácida de Minas), ou seja, rochas contendo minerais sulfetados (Teixeira et al., 2002).
A sua principal característica é sobrevivência em condições adversas como o pH extremamente baixo, altas concentrações de metais, e ainda de compostos de enxofre (Kelly e Wood, 2000; Teixeira et al., 2002).
Esta bactéria vem sendo estudada, principalmente no processo de biomineração sendo definidas como “devoradoras de pedra”, vejamos (Figura 5):
Figura 5: Desenho esquemático do funcionamento de biomineração através da bactéria Acidithiobacillus ferroxidam. Fonte: <http://istoe.com.br/230627_BACTERIAS+MINERADORAS/>.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
O Enxofre é um elemento essencial para nutrição das plantas que desempenha um importante papel de sintetizar os aminoácidos e disponibilizar as proteínas indispensáveis para a manutenção das funções básicas que as plantas realizam no meio.
Apesar de ser indispensável à sobrevivência dos seres vivos, quando utilizado de forma desmedida o enxofre provoca grandes danos, tanto ambientais quanto aos seres vivos. 
Todos esses impactos seriam minimizados pelo uso adequado dos processos que envolvem os conhecimentos de química e dos recursos naturais, bem como, por meio de estratégias de remediação e desenvolvimento sustentável. Eis o grande desafio a ser enfrentado.
REFERÊNCIAS
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